Xây dựng chƣơng trình điều khiển và giám sát hệ thống

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI .4 1.1 Gới thiệu chung băng tải 1.2 Trang bị điện cho băng tải 1.2.1 Động truyền động 1.2.2 Cấu tạo động điện chiều 1.2.3 Nguyên lý làm việc động điện chiều 1.2.4 Sức điện động phần ứng, công suất điện từ momen điện từ máy điện chiều 1.2.5 Phản ứng phần ứng máy điện chiều 10 1.2.6 Nguyên nhân tia lửa điện cổ góp biện pháp khắc phục .12 1.2.7 Mở máy động điện chiều 13 CHƢƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ WINCC VÀ PLC S7-300 14 2.1 Tìm hiểu WinCC 14 2.1.1 Tổng quan WinCC 14 2.1.2 Đặc trƣng WinCC .14 2.2 Tìm hiểu PLC S7-300 17 2.2.1 PLC( programable logic controler) 17 2.2.2 Các tín hiệu kết nối với PLC 18 2.2.3 Các module PLC S7-300 .18 2.2.3.1 Module CPU 18 2.2.3.2 Các Module mở rộng 19 2.2.4 Bộ nhớ PLC 19 2.2.4.1 Vùng chứa chƣơng trình ứng dụng .19 2.2.4.2 Vùng chứa tham số hệ điều hành 20 2.2.4.3 Vùng chứa khối liệu 21 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THốNG BĂNG TảI .22 3.1 Phân tích hệ thống băng tải 22 3.1.1 Cảm biến hồng ngoại 22 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 3.1.2 Cảm biến màu ( TCS3200 TCS3210) 23 3.2 Xây dựng chƣơng trình PLC WinCC cho hệ thống băng tải 28 3.2.1 Chƣơng trình PLC 28 3.2.1.1 Khởi tạo khai báo phần cứng PLC 28 3.2.1.2 Viết chƣơng trình phần mềm cho PLC .32 3.2.2 Khởi tạo lập trình WinCC cho hệ thống băng tải 38 3.2.2.1 Lập dự án WinCC tạo biến 38 3.2.2.2 Thiết kế giao diện WinCC 44 3.2.2.3 Viết chƣơng trình chuyển động cho vật thể hiển thị biến đếm 53 KẾT LUẬN .69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 Lời mở đầu Khoa học kỹ thuật ngày phát triển sản phẩm đƣợc sản xuất nhƣ vật liệu dùng để sản xuất cần đƣợc vận chuyển kịp thời trình sản xuất Vì nhà máy sản xuất băng tải phƣơng pháp vận chuyển xuất cao loại phƣơng pháp vận chuyển khác Băng tải loại thiết bị vận chuyển liên tục sản phẩm nhƣ vật liệu sản xuất Đối với hệ thống băng tải có yêu cầu cao điều khiển,giám sát thu thập liệu trình sản xuất hệ thống cần phải có ngƣời lập trình nhà máy có thay đổi mẫu mã chủng loại sản phẩm Nhƣ ta giám sát, thu thập liệu trình sản xuất để báo cáo số liệu giải lỗi phát sinh Đƣợc hƣớng dẫn tận tình Th.s Ngơ Quang Vĩ mơn Điện tự động công nghiệp trƣờng Đại Học Dân Lập Hải Phịng thầy mơn Điện tự động cơng nghiệp em bắt tay vào tìm hiểu thực đồ án “ Điều khiển, giám sát thu thập liệu cho hệ thống băng tải” Th.s Ngơ Quang Vĩ hƣớng dẫn Đồ án gồm nội dung sau: Chƣơng 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI Chƣơng 2: TÌM HIỂU VỀ WINCC VÀ PLC S7-300 Chƣơng 3: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG BĂNG TẢI Mục tiêu đồ án: Tiếp cận phƣơng pháp điều khiển, giám sát thu thập liệu đại công nghiệp Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Chƣơng TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI 1.1 Gới thiệu chung băng tải Khoa học kỹ thuật ngày phát triển sản phẩm đƣợc sản xuất nhƣ vật liệu dùng để sản xuất cần đƣợc vận chuyển kịp thời trình sản xuất Vì nhà máy sản xuất băng tải phƣơng pháp vận chuyển xuất cao loại phƣơng pháp vận chuyển khác Băng tải loại thiết bị vận chuyển liên tục sản phẩm nhƣ vật liệu sản xuất Băng tải có phận kéo băng tải đồng thời phận mang vật liệu Chuyển động đƣợc nhờ ma sát tang băng Về cấu tạo: Tấm băng đƣợc chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau, đảm bảo hoạt động môi trƣờng khác bền bỉ đạt đƣợc yêu cầu kỹ thuật Ƣu nhƣợc điểm băng tải: -Ƣu điểm: Năng suất vận chuyển lớn Làm việc êm Ít làm hỏng chi tiết máy khác -Nhƣợc điểm: Không làm việc nhiệt độ cao Hệ thống băng tải bao gồm nhiều băng tải, loại nhóm băng tải có nhiệm vụ khác nhau, băng tải phụ thuộc lẫn Vậy vận hành sản xuất băng tải phải chạy theo thiết kế cho trƣớc không gây rủi ro sản xuất Trong ta xây dựng hệ thống giám sát băng tải, để việc quan sát băng tải dễ dàng mà xuống trƣờng sản xuất 1.2 Trang bị điện cho băng tải 1.2.1 Động truyền động Trong công nghiệp đại máy điện chiều đƣợc coi loại máy quan trọng, dùng làm động điện, máy phát điện hay dùng điều kiện làm việc khác Động điện chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt, máy đƣợc dùng nhiều ngành cơng nghiệp có u cầu cao điều chỉnh tốc độ nhƣ cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải… Máy phát điện chiều dùng làm nguồn cho động điện chiều, làm nguồn kích từ máy điện đồng bộ, cung cấp nguồn điện chiều điện áp thấp cho công nghiệp điện hố học nhƣ tinh luyện đồng, nhơm, mạ điện So với máy điện xoay chiều máy điện chiều có nhƣợc điểm nhƣ: giá thành đắt hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp Tuy nhiên ƣu điểm vừa kể trên, máy điện chièu giữ tầm quan trọng định sản xuất công nghiệp 1.2.2 Cấu tạo động điện chiều Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Hình 1.1: Mặt cắt ngang động điện chiều - Phần tĩnh ( stator) Đóng vai trị phần cảm bao gồm phận + Cực từ chính: phận sinh từ trƣờng máy bao gồm: Hình 1.2: Cực từ stator Lõi cực từ: hình dạng nhƣ hình 1.2, làm thép khối dẫn từ chiều Tuy nhiên để giảm kích thƣớc ngày đƣợc làm từ thép kỹ thuật điện cán lạnh không đẳng hƣớng Dây quấn cực từ chính: cịn gọi dây quấn kích từ, đƣợc làm dây dẫn trịn có bọc cách điện dây dẫn tiết diện hình chữ nhật đƣợc quấn định hình lồng vào thân cực từ Các dây quấn kích từ đặt cực từ thƣờng đƣợc nối tiếp với + Cực từ phụ: phận cải thiện đổi chiều Lõi cực từ làm thép đúc Dây quấn cực từ phụ đƣợc lồng vào cực phụ nối tiếp với dây quấn phần ứng qua chổi than Các cực từ phụ đƣợc bố trí xen kẽ cực từ + Gông từ: làm mạch dẫn từ, nối liền cực từ phụ, đồng thời làm vỏ máy Máy nhỏ vừa gông từ làm thép tấm, máy lớn làm thép đúc - Phần quay ( rotor) Đóng vai trị phần ứng bao gồm phận + lõi thép phần ứng Đây phận dẫn từ xoay chiều nên đƣợc làm từ thép kỹ thuật điện dày 0,35 -0,5mm ghép lại Trên lõi thép có dập rãnh để bố trí dây quấn phần ứng Máy nhỏ vừa có lỗ thơng gió hƣớng trục, máy lớn cịn có kênh thơng gió hƣớng kính Hình 1.3: Lá thép rotor + Dây quấn phần ứng: Đây phận tham gia trực tiếp q trình biến đổi lƣợng điện từ, đƣợc phân bố rãnh lõi thép phần ứng Ở miệng rãnh có dùng nêm để chèn chặt dây quấn tránh bị văng lực li tâm rotor quay Dây quấn rotor đƣợc đặt rãnh lõi thép rotor thành lớp: lớp lớp dƣới Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử, phần tử có nhiều vịng dây, hai đầu nối với hai phiến góp cổ góp, hai cạnh tác dụng phần tử đặt rãnh dƣới cực khác tên Vì rãnh có lớp nên cạnh tác dụng phần tử đặt lớp rãnh cạnh tác dụng đƣợc xếp dƣới rãnh khác - Cổ góp chổi than Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Hình 1.4: Cổ góp phiến góp Cổ góp hay vành góp dùng để đổi chiều dịng điện xoay chiều thành chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có đuôi nhạn ghép cách điện với lớp mica hợp thành hình trụ trịn Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi cổ góp có cao để hàn đầu dây phần tử dây quấn phần ứng vào phiến góp đƣợc dễ dàng Cổ góp đƣợc bắt chặt đầu trục rotor Để đƣa dòng điện từ cổ góp ngồi, ngƣời ta dùng cấu chổi than Cơ cấu gồm chổi than làm than graphit, đặt hộp chổi than nhờ lị xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than đƣợc đặt cố định cách điện giá chổi than Giá chổi than đƣợc gắn nắp máy 1.2.3 Nguyên lý làm việc động điện chiều - Nguyên lý làm việc phƣơng trình điện áp động điện chiều Khi đặt điện áp chiều U vào chổi điện A B dây quấn phần ứng có dịng Iƣ nằm từ trƣờng cực từ chịu lực điện từ Fđt tác dụng Chiều lực điện từ cho quy tắc bàn tay trái Khi rotor quay đƣợc nửa vòng, vị trí dẫn ab cd đổi chỗ cho nhau, nhƣng nhờ có phiến góp đổi chiều dịng Iƣ , nên chiều lực điện từ tác dụng lên dẫn khơng đổi, đảm bảo động có chiều quay khơng đổi Hình 1.5: Ngun lý làm việc động điện chiều Khi rotor quay, dẫn cắt từ trƣờng cực từ, cảm ứng sức điện động Eƣ có chiều xác định quy tắc bàn tay phải Ở động Eƣ ngƣợc chiều Iƣ nên Eƣ đƣợc gọi sức phản điện ( spđ), phƣơng trình điện áp động điện chiều đƣợc viết nhƣ sau: U = Eƣ + IƣRƣ 1.2.4 Sức điện động phần ứng, công suất điện từ momen điện từ máy điện chiều + Sức điện động phần ứng Khi rotor quay dẫn dây quấn phần ứng cắt ngang từ trƣờng cực từ, dẫn cảm ứng sức điện động là: e= Btb.l.v : Btb – mật độ từ thông ( hay từ cảm) trung bình dƣới cực từ v- tốc độ dài dẫn l- chiều dài hiệu dụng dẫn Nếu số dẫn dây quấn N, số nhánh 2a với a số đôi mạch nhánh, số dẫn nhánh N/2a , sức điện động phần ứng là: Eƣ= = Btb.l.v Tốc độ dài v đƣợc xác định theo tốc độ quay n (v/p) cơng thức: v= với D đƣờng kính rotor(m) Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Từ thông Ф dƣới cực từ : Ф=Btb Suy Eƣ = với p số đôi cực từ nФ Hoặc Eƣ=kE.n.Ф Với kE số phụ thuộc vào kết cấ dây quấn phần ứng + Công suất điện từ momen điện từ: Công suất điện từ: Pđt = Eƣ.Iƣ = Momen điện từ: Mđt = nФIƣ ; với w= tần số góc quay rotor, từ ta có: Mđt = kMIƣФ Với : kM = số phụ thuộc vào kết cấu dây quấn phần ứng 1.2.5 Phản ứng phần ứng máy điện chiều Khi máy điện chiều làm việc không tải, từ trƣờng máy dịng khích từ Ikt gây gọi từ trƣờng cực từ Từ trƣờng phân bố đối xứng đƣờng trung tính hình học mn, cảm ứng từ B =0 dẫn chuyển động qua khơng cảm ứng sức điện động Khi máy điện có tải, dòng Iƣ dây quấn phần ứng sinh từ trƣờng phần ứng Từ trƣờng có hƣớng vng góc với từ trƣờng cực từ 10 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Hình 3.45: Các biến ngoại PLC - Thiết lập chƣơng trình cho băng tải chạy - Mỗi băng tải hình riêng biệt, chúng có đoạn chƣơng trình viết ngơn ngữ lập trình C có cấu trúc giống nhƣng khác tọa độ Để nhìn chuyển động đồng thời nhƣ băng tải ta viết chƣơng trình chuyển động cho chúng trục tọa độ x Các ta cài đặt cho màu sắc xen kẽ để chúng di chuyển ta nhìn thấy rõ ( hình 3.46) sau vẽ hình băng tải ta tiến hành viết chƣơng trình cho riêng biệt Để trỏ vào băng tải sau nhấn chuột phải, trình đơn đổ xuống ta chọn Properties cửa sổ Object Properties mở ( hình 3.47) 56 Hình 3.46: Chọn màu sắc cho băng tải Hình 3.47: Viết chƣơng trình C cho băng tải - Tại mục properties cửa sổ chọn Geometry , position x mục Dynamic hình biểu tƣợng bóng đèn nhấn chuột phải , trình đơn đổ xuống chọn CAction Cửa sổ Edit Action xuất ( hình 3.48) sau ta tiến hành viết đoạn chƣơng trình C đó.Sau viết ta có đoạn chƣơng trình nhƣ hình 3.49 57 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Hình 3.48: Giao diện chƣơng trình C Hình 3.49: Đoạn chƣơng trình C đƣợc viết cho băng tải - Đây đoạn chƣơng trình viết cho trục x, khai báo kiểu liệu số nguyên a=780 toạ độ x hình máy tính Đoạn chƣơng trình đƣợc dịch nhƣ sau, biến “ dcbangtai” ==1 toạ độ trục x